• Title/Summary/Keyword: 연료습도변화

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Development of surface fuels humidity variation prediction model after precipitation at Deciduous forests during the Autumn (가을철 소나무림에서 강우 후 지표연료 습도변화 예측모델 개발)

  • Kwon, Chun-Geun;Lee, Si-Young;Lee, Hae-Pyeong
    • Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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    • 2010.10a
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    • pp.380-384
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    • 2010
  • 본 연구는 가을철 산불조심기간 중 영동지방 활엽수림에 대하여 임분별로 강우 후 익일부터 6일간 임내의 지표연료를 직경별 0.6cm 이하, 0.6~3.0cm, 3.0~6.0cm, 6.0cm 이상에 대한 연료습도 변화를 실측하는 한편, 기상인자를 고려한 통계분석을 실시하여 경과일수별 연료습도추정 예측식을 개발하였다. 결정계수인 $R^2$ 값은 0.75~0.90의 적합성을 나타내었으며, 향후 강우 후 기상자료를 이용하여 임내 연료습도를 예측하여 산불위험예보로 활용하는데 매우 유용한 자료로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

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Development of Prediction Model of Fuel Moisture Changes in the Spring for the Pine Forest Located the Yeongdong Region(Focused on the Fallen Leaves and Soil Moisture Level) (영동지역 봄철 소나무림에서 연료습도변화 예측모델 개발(낙엽 및 토양습도를 중심으로))

  • Lee, Si-Young;Kwon, Chun-Geun;Lee, Myung-Woog;Lee, Hae-Pyeong;Cha, Joo-Young
    • Fire Science and Engineering
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    • v.24 no.2
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    • pp.67-75
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    • 2010
  • The fuel moisture changes accompanying with the elapsed days after a rainfall is very important to predict the risk of forest fire and make a good use of forest fire guard. So, to investigate the conditions for the risk of forest fire, it was studied the risk of forest fire for fallen leaves level, rotten level, and soil level after more-than-5 mm-rainfall according to the different forest density of pine forests which were located in Yeong-dong region in the Spring of 2007. The result of the study showed that the around 17% of fuel moisture which was the risky level for forest fire was reached after three days of a rainfall in the coarse dense forest region and after five days in the medium or highly dense forest region. However, for the rotten level represents more than 30% of fuel moisture even after six days after the rainfall, and the lower and upper level of the soil represented a slight or almost no changes. Based on the result, the prediction model ($R^2$=0.56~0.87) for the change of fuel moisture was developed, and it was examined by applying to actual meteorological measurements in the same period of 2008. It showed a meaningful result of 1% level of distinction.

Comparison of Surface Fuel and Soil Layer Moisture after Rainfall in Broad-Leaved Forest at Young Dong Region (영동지역 활엽수림에서의 강우 후 지표연료의 습도변화 분석)

  • Kwon, Chun-Geun;Lee, Si-Young;Lee, Hae-Pyeong
    • Fire Science and Engineering
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    • v.26 no.1
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    • pp.49-60
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    • 2012
  • The change in fuel moisture in accordance with the number of days after rainfall is an important factor in predicting forest fire dangers and supporting forest fire rangers. Therefore, in order to clear up these forest fire occurrence conditions, forest fire danger levels for surface fuel 0.6 cm or lower, 0.6~3.0 cm, 3.0~6.0 cm, and 6.0 cm or above by fallen leaves layer, humus layer, soil layer, and diameter after rainfall of 5.0 mm and higher in accordance with tree density in 2008, 2009 Spring/Autumn Young Dong region have been analyzed. Research showed an approximate 17 % fuel moisture which is a dangerous forest fire occurrence level after 5 days from rainfall in medium-density areas and 3 days after rainfall in loose-density areas of Spring time in the fallen leaves layer. On the other hand, the humus layer showed a 40 % or higher fuel humidity even after 6 days from rainfall regardless of the season, while the upper and lower parts of the soil layer had a little change. In loose-density areas with 0.6 cm or less surface fuel per diameter in Spring time, the fuel humidity displayed a dangerous level in fire forest occurrence after 3 days, and 4days in medium-density areas, and for loose-density areas with 0.6~3.0 cm surface fuel per diameter in Autumn time it showed a dangerous level in forest fire occurrence after 3 days, and for medium-density areas, 5 days. In the case of 3.0~6.0 cm of fuel moisture per diameter in both Spring and Autumn times, even after 6 days, low and medium-density areas showed that they maintain fuel moisture and therefore the dangers of forest fires were very low, and in the case of 6.0 cm or higher, it showed 25 % or higher fuel moisture even after 6 days from rainfall regardless of the season.

Development of Prediction Model of Fuel Moisture Changes After Precipitation in the Spring for the Pine Forest Located the Yeongdong Region (Focused on the Down Wood Material Diameter) (영동지역 봄철 소나무림에서 강우후 연료습도변화 예측모델 개발 (지표연료 직경두께를 중심으로))

  • Lee, Si-Young;Kwon, Chun-Geun;Lee, Myung-Woog;Lee, Hae-Pyeong
    • Fire Science and Engineering
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    • v.24 no.4
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    • pp.18-26
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    • 2010
  • The change of fuel moisture according to the passed days after a raindrop is very important to forecast risk of forest fire and to make a good use of forest fire watchmen. For that reason, in the Spring of 2007, we researched pine forest that were widespread growing in Yeongdong region to find out the condition of forest fire risk. We developed the forecast model of fuel moisture change on dead tree branches which were dropped on the ground and less than 0.6 cm, 0.6~3.0 cm, 3.0~6.0 cm, and more than 6.0 cm in diameter after more than 5.0 mm in precipitation. The result showed that the less diameter of ground fuel and small stand of pines the faster diminishing of fuel moisture, and the days of reaching to a forest fire danger fuel moisture level were represented by two (2) days for less than 0.6 cm diameter of small stand of pine and three (3) days for 0.6~3.0 cm diameter one, respectively. By those results, we developed the forecast model($R^2=0.76{\sim}0.92$) of fuel moisture change on different diameter of small stand of pine, and found that the model had statistical significant of 1% level after we applied it to the data of 2008 after the same period of raindrop by actual meteorological measurement.

Performance Evaluation of Plate Membrane Humidifier for PEMFC (고분자전해질연료전지용 판형막가습기 성능 평가)

  • Kho, Back Kyun;Park, JongCheol;Lim, Jongkoo;Kwon, Ki Wook;Shin, Hyun Khil;Hur, Tae Uk;Cho, Sungbaek
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.88.2-88.2
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    • 2010
  • 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 성능은 고분자막의 이온전도도에 따라 큰 영향을 받으며 가습조건에 따라 연료의 수화정도에 비례하여 증가하는 경향을 보인다. 현재 고분자막을 가습하는 방법에는 여러 가지가 있는데, PEMFC에 많이 사용되고 있는 Bubbler 형태의 가습장치는 고온이 필요하며 가습 효율이 수동적인 단점을 가지고 있다. 이에 비해서 막을 이용한 가습방법은 스택의 냉각시스템을 이용하여 가습 시, 별도의 에너지가 필요하지 않다. 이에 본 연구에서는 비교적 저온에서도 가습 효율이 증대하고 시스템 간소화의 장점을 가진 막가습기를 제작하여 고분자전해질 연료전지에서 열 및 습도조절에 대한 효율성을 비교 연구하였다. 막가습기에 사용된 가습막의 두께에 따른 가습도 변화 및 유로 구조에 따른 압력강화를 관찰하였으며 막가습기를 판형 모듈 형태로 제작하여 고분자전해질연료전지에 적용하여 성능을 평가하였다.

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1kW RPG design and its stack performance model development (1kW급 가정용 연료전지 시스템 설계 및 스택 성능 예측 모델 개발)

  • Kim, Min-Jin;Sohn, Young-Jun;Lee, Won-Yong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.06a
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    • pp.287-287
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    • 2009
  • 연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.

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Effect of Humidity and Flooding on the Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell (고분자전해질 연료전지의 성능에 미치는 습도와 플러딩의 영향)

  • Hwang, Byungchan;Chung, Hoi-Bum;Song, Myung-Hyun;Oh, Sung-June;Na, Il-Chai;Park, Kwonpil
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.55 no.3
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    • pp.302-306
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    • 2017
  • Humidity affect performance and durability of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). High humidity of gases generally enhance the performance, but high humidity have the danger of flooding. I-V performance, linear sweep voltammetry, cyclo voltammetry, and impedance of micro-channel cell measured with change of relative humidity (RH). Flooding phenomena started at RH 70%. Ion conductivity of membrane reached maximum value at RH 80%. Maximum current density of $1,700mA/cm^2$ (at 0.6 V) was obtained at RH 80%. Therefore the effect of ion conductivity increasement was higher than that of mass transfer decrease by flooding at RH 80%.

A Study on a Development of Automated Measurement Sensor for Forest Fire Surface Fuel Moistures (산불연료습도 자동화 측정센서 개발에 관한 연구)

  • YEOM, Chan-Ho;LEE, Si-Young;PARK, Houng-Sek;WON, Myoung-Soo
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • v.48 no.6
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    • pp.917-935
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    • 2020
  • In this study, an automated sensor to measure forest fire surface fuel moistures was developed to predict changes in the moisture content and risk of forest fire surface fuel, which was indicators of forest fire occurrence and spread risk. This measurement sensor was a method of automatically calculating the moisture content of forest fire surface fuel by electric resistance. The proxy of forest fire surface fuel used in this sensor is pine (50 cm long, 1.5 cm in diameter), and the relationship between moisture content and electrical resistance, R(R:Electrical resistance)=2E(E:Exponent of 10)+13X(X:Moisture content)-9.705(R2=0.947) was developed. In addition, using this, the software and case of the automated measurement sensor for forest fire surface fuel moisture were designed to produce a prototype, and the suitability (R2=0.824) was confirmed by performing field monitoring verification in the forest. The results of this study would contribute to develop technologies that can predict the occurrence, spread and intensity of forest fires, and are expected to be used as basic data for advanced forest fire risk forecasting technologies.